[发明专利]基于改性异氰酸酯制得的高阻燃交通工具座椅用聚氨酯泡沫材料

说明书

本发明涉及一种基于改性异氰酸酯制得的高阻燃交通工具座椅用聚氨酯泡沫材料,属于聚氨酯材料技术领域。本发明使用客车座椅组合聚醚多元醇比例和改性异氰酸酯按照100：(110‑150)的质量比例生产的客车座椅氧指数为26.3－28.4％，其中氧指数26.3％泡沫TVOC为35μgC/g，气味等级(80℃)为3.5，甲醛释放量为6.3mg/kg,雾气测试3.68mg。

技术领域

本发明涉及一种基于改性异氰酸酯制得的高阻燃交通工具座椅用聚氨酯泡沫材料,属于聚氨酯材料技术领域。

背景技术

全球聚氨酯年总产量约2000万吨，我国产量约占世界产量55％，应用最广泛、用量最大的产品是泡沫制品，约占40％份额。聚氨酯泡沫产品中用量最大的是床垫、沙发、汽车等交通工具座椅用软质海绵，冰箱、冷库、住宅等建筑保温用硬质泡沫，很多应用领域都需要有聚氨酯泡沫拥有很好的阻燃能力的同时拥有很好的气味、TVOC等环保性能。

一方面，阻燃已成为聚氨酯泡沫在客车、火车、公共家居等领域使用的卡脖子问题。聚氨酯泡沫作为一种泡沫塑料，如果不添加阻燃剂本身是易燃的。GB38262-2019客车内饰材料的燃烧特性于2020年7月1日执行，其规定了聚氨酯座椅水平燃烧为A0级别，垂直燃烧≤100mm/min；聚氨酯保温降噪材料除水平/垂直燃烧外，还需要氧指数满足25％、28％。在火车领域：高铁和普列的座椅，阻燃性能氧指数分别要求达到28％(TBT 3237-2010动车组用内装材料阻燃技术条件)和26％(TBT 3138-2006机车车辆阻燃材料技术条件)，大大的提高了行业准入门槛。

聚氨酯泡沫是异氰酸酯和多元醇双组份反应成型的，目前提高聚氨酯泡沫塑料阻燃的研究大多集中在多元醇组分，主要有以下方法：

1、在多元醇组分中添加磷系或者卤素液体阻燃剂，存在增塑效果强、阻燃剂迁移等问题；

2、开发带有磷、氮、卤素等阻燃元素的多元醇，存在物理性能较差、阻燃效果不理想、成本高的问题；

3、添加可膨胀石墨、氢氧化铝等固体阻燃剂来实现阻燃的，产品与工艺面较窄。

方法一中卤素阻燃剂发烟量大，释放出的卤化氢具有腐蚀性或刺激性，并且会产生有毒致癌物质多溴代苯并恶英和多溴代二苯并呋喃，大部分卤素有机物质都是环境荷尔蒙物质，可能诱导有机体突变，影响人体免疫系统、内分泌系统、生殖系统，影响人体正常代谢。

方法二中开发新型聚醚多元醇，并通过化学接枝法在分子链上引入卤素提高阻燃。但是此类新型聚醚，在聚氨酯泡沫成型的过程中，会在一定程度上妨碍-OH与-NCO的反应，使得形成的泡沫硬性增加，断裂伸长率明显下降，物理性能较差。影响乘客的体验。

方法三中添加可膨胀石墨、氢氧化铝会提高聚醚组分的整体粘稠度，导致生产过程中容易出现混合不均匀等质量风险，同时固体粉末会磨损高压发泡机的混合室，工艺面窄。

另一方面，TVOC和气味等环保问题是聚氨酯阻燃泡沫在车内等封闭空间应用的另一个卡脖子问题。比如中国经营报2018.6.23报导《复兴号频遭车内异味投诉，中铁总：开展自查，严控原材料采购》。阻燃和环保是相互对立的指标，阻燃剂是对TVOC、气味贡献最大的因素之一。

问题的难点在于高阻燃和低TVOC低气味是相互对立的两种指标，因为物理添加的阻燃剂是对阻燃软泡的TVOC和气味贡献最大的因素之一。

目前高铁用客车座椅为了满足氧指数分别要求达到28％(TBT 3237-2010动车组用内装材料阻燃技术条件)和26％(TBT 3138-2006机车车辆阻燃材料技术条件)，选择了使用三聚氰胺聚醚(密胺聚醚)添加到组合聚醚组分，但是又造成了甲醛释放量＞100mg/kg,严重影响人们的身体健康。

现在还没有很完美的解决交通工具座椅同时满足氧指数≥26％、TVOC≤50μgC/g，气味等级(80℃)≤3.5，甲醛释放量≤10mg/kg,雾气测试≤5mg的聚氨酯泡沫材料。